自修复材料在假肢和软机器人领域的突破

这种材料被描述为低成本的果冻状材料，可以感知张力、温度和湿度，也可以在室温下部分自我修复。团队的结果在NPG亚洲材料公司．

软传感技术可以改变机器人、触觉界面和可穿戴设备等应用。然而，大多数软传感技术并不耐用，并且消耗大量的能量。

第一作者、剑桥大学工程系的大卫·哈德曼说:“将软传感器整合到机器人中，我们可以从中获得更多信息，比如肌肉的张力如何让我们的大脑获得有关我们身体状态的信息。”

作为欧盟资助的SHERO项目的一部分，哈德曼和他的同事们一直在为机器人的手和手臂开发软传感、自修复材料。这些材料可以在损坏时检测到自己，采取必要的步骤暂时修复自己，然后在不需要人类干预的情况下恢复工作。

“我们已经研究自我修复材料好几年了，但现在我们正在寻找更快、更便宜的方法来制造自我修复机器人，”同样来自工程系的合著者托马斯·乔治·瑟鲁瑟尔博士说。

早期版本的自我修复机器人需要加热才能愈合，但剑桥大学的研究人员现在正在开发可以在室温下愈合的材料，这将使它们在现实世界的应用中更有用。

哈德曼说:“我们从一种有弹性的明胶基材料开始，这种材料便宜、可生物降解、具有生物相容性，并通过添加许多导电元件，对如何将传感器融入材料进行了不同的测试。”

研究人员发现，用食盐(氯化钠)代替碳墨水打印传感器，可以得到一种具有他们一直在寻找的特性的材料。由于盐可溶于充满水的水凝胶，它为离子传导提供了一个统一的通道，研究小组说。

当测量印刷材料的电阻时，研究人员发现应变的变化导致了高度线性的响应，他们可以用它来计算材料的变形。添加盐还可以使传感器的长度增加三倍以上，因此这种材料可以被纳入柔性和可拉伸的机器人设备中。

这种自我修复的材料既便宜又容易制造，可以通过3D打印或铸造。它们比许多现有的替代品更可取，因为它们具有长期的强度和稳定性，不会变干，而且它们完全由广泛可用的食品安全材料制成。

George-Thuruthel说:“考虑到它制造起来既便宜又容易，这是一个非常好的传感器。”“我们可以用明胶制作一个完整的机器人，并在需要的地方打印传感器。”

这种材料是一种概念验证，但可以进一步开发，将其纳入人造皮肤和定制的可穿戴和可生物降解传感器中。

这项工作得到了自修复软机器人(SHERO)该项目由欧洲委员会的未来和新兴技术(FET)计划资助。